收藏本站
《清华大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于一致性算法的多航天器姿态协同控制研究

孟子阳  
【摘要】:近些年来,多智能体协同控制的研究受到了各个领域的广泛关注。一致性算法是多智能体协同控制的研究核心,并为很多应用提供了必要的理论基础。其中,分布式航天器的姿态协同控制就是一个典型的例子。本文在一致性算法的研究基础上开展多航天器的姿态协同控制研究。 针对多智能体协同控制中存在的稀疏通信拓扑、不可靠的通信链路连接、网络延时、外界干扰等问题,提出了一种适用于通用的固定有向通信拓扑和动态有向通信拓扑的快速一致性算法,找到了一致性算法在有延时情况下的稳定或一致最终有界的条件,并设计了一种对外界干扰具有鲁棒性的有限时间一致性算法。 基于一致性算法基本理论的研究,开展了多航天器姿态协同控制的研究。为了克服传统的主从控制结构中的严格通信拓扑要求,在固定通信拓扑下提出了一种基于一致性算法的姿态协同跟踪控制策略,并将该控制策略拓展到广义通信拓扑、动态通信拓扑和无角速度测量的情况中。建立了一套适用于不同通信拓扑条件的鲁棒姿态协同控制方法。通过仿真,说明了提出的协同控制方法能够用于解决多航天器静态目标跟随和动态目标跟随的问题,并且较传统的主从控制方法对通信链接失效具有更好的鲁棒性。 针对协同控制方法中存在的延时问题,通过时域方法研究了面向通信延时的姿态协同控制算法。对于静态目标跟随,找到了保证姿态协同调节算法的稳定条件。对于动态目标跟随,找到了保证姿态协同跟踪算法的一致最终有界条件。从而系统地解决了姿态协同控制算法在有延时情况下的控制参数选择问题。数值仿真验证了相应研究的有效性。 在保证系统稳定的基础上,为了提高姿态协同控制算法对外界干扰的鲁棒性并改善系统的收敛性能,分别设计了有限时间的姿态协同调节算法和有限时间的姿态协同跟踪算法。通过数值仿真,说明了有限时间的姿态协同控制策略对外界干扰具有鲁棒性,并且较传统的渐进稳定控制策略有更快的收敛速度。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:V448.22

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张海博;有向通讯拓扑下多航天器系统分布式协同控制[D];哈尔滨工业大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 林来兴;;分布式空间系统和航天器编队飞行辨析——兼谈航天器知识编队和精确编队飞行应用实例[J];航天器工程;2008年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 俞辉;多智能体机器人协调控制研究及稳定性分析[D];华中科技大学;2007年
2 张治国;卫星编队飞行相对姿态动力学与控制[D];清华大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李保军;师鹏;张皓;赵育善;;卫星编队的多脉冲队形重构方法[J];北京航空航天大学学报;2009年08期
2 向中凡;;Q学习角色值法在机器人足球比赛中的应用[J];电子科技大学学报;2007年04期
3 李欣;李若琼;董海鹰;;基于仿生群体协同的集群智能控制研究[J];电气自动化;2006年04期
4 朱精果;王宇;徐志明;;超宽带脉冲无线电在近距编队中的应用研究[J];飞行器测控学报;2009年03期
5 陈祥;廖鹤;童庆为;宋涛;;编队构型最优开关控制策略研究[J];飞行力学;2014年02期
6 王欢,栗刚,柯波;机器人足球中的动态任务分配[J];哈尔滨工业大学学报;2004年07期
7 林来兴;车汝才;;航天器编队飞行轨道构型研究[J];航天器工程;2009年01期
8 林来兴;;分布式小卫星系统的技术发展与应用前景[J];航天器工程;2010年01期
9 林来兴;;航天器编队飞行和空间演示验证技术——有人照料空间实验室与平动-转动物理仿真器[J];航天器工程;2010年03期
10 竺乐庆,叶明;遗传算法在机器人踢球行为控制中的应用[J];机电工程;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 Laurentiu MARINOVICI;Frank LEWIS;;Consensusability of Discrete-time Multi-agent Systems under State Feedback Control[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
2 Na Wang;Zhihai Wu;Li Peng;;Sampled-Data Consensus of First-Order Multi-Agent Systems with Delayed-State-Derivative Feedback[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴永红;复杂动态系统的一致性与耗散性研究[D];华中科技大学;2011年
2 陈学中;基于多主体系统的人才集聚和组织起源研究[D];南京大学;2011年
3 张庆杰;基于一致性理论的多UAV分布式协同控制与状态估计方法[D];国防科学技术大学;2011年
4 杨斯博;基于自组织多Agent系统的智能控制与决策研究[D];天津大学;2012年
5 刘亚波;异构多机器人系统协同技术研究[D];浙江大学;2011年
6 梅益;面向区域制造的信息化服务联盟模式与应用研究[D];浙江大学;2005年
7 王佳;多Agent系统的控制及稳定性分析[D];南京理工大学;2008年
8 孙磊;四足机器人仿生控制方法及行为进化研究[D];中国科学技术大学;2008年
9 秦元庆;多移动机器人系统运动控制研究[D];华中科技大学;2007年
10 俞辉;多智能体机器人协调控制研究及稳定性分析[D];华中科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余飞;多智能小车一致性分析及其控制系统硬件平台研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 马永;基于GIS与多智能的北京市人口分布预测研究[D];首都师范大学;2011年
3 刘宗春;群体机器人系统协同一致行为控制算法设计与仿真研究[D];吉林大学;2011年
4 裴惠琴;大规模机器人群体的协作控制研究[D];华东交通大学;2009年
5 付世勇;基于对偶四元数的编队飞行卫星自主相对导航算法研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 张铁成;基于LMI方法的多智能体复杂动态网络的一致性[D];三峡大学;2011年
7 霍明英;编队飞行卫星物理仿真系统设计及分析[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 舒娟;智能群体合作网络的一致性研究[D];华东交通大学;2011年
9 李传恩;基于MAS的多机器人协作方法研究[D];山东科技大学;2004年
10 潘凌寒;面向Agent的软件分析和设计方法的研究[D];江苏大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周稼康;胡庆雷;马广富;吕跃勇;;带时变通信时间延迟的卫星编队姿态协同自适应L_2增益控制[J];航空学报;2011年02期
2 卢伟;耿云海;陈雪芹;王峰;;在轨服务航天器对目标的相对位置和姿态耦合控制[J];航空学报;2011年05期
3 张保群;宋申民;陈兴林;;编队卫星分布式鲁棒饱和姿态协同控制[J];航空学报;2011年09期
4 林来兴;;分布式空间系统和航天器编队飞行辨析——兼谈航天器知识编队和精确编队飞行应用实例[J];航天器工程;2008年04期
5 ;Distributed adaptive attitude synchronization of multiple spacecraft[J];Science China(Technological Sciences);2011年08期
6 佘莹莹;方华京;;基于一类连续非线性函数的多智能体系统有限时间一致性[J];控制与决策;2011年07期
7 闵海波;刘源;王仕成;孙富春;;多个体协调控制问题综述[J];自动化学报;2012年10期
8 高岱;吕建婷;王本利;;航天器有限时间输出反馈姿态控制[J];航空学报;2012年11期
9 周稼康;胡庆雷;马广富;吕跃勇;;基于一致性算法的卫星编队姿轨耦合的协同控制[J];系统工程与电子技术;2011年04期
10 毕鹏;罗建军;张博;;一种基于一致性理论的航天器编队飞行协同控制方法[J];宇航学报;2010年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 彭科;带领导者的多智能体系统中的一致性问题研究[D];上海交通大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 向开恒,肖业伦;卫星星座的系统仿真研究[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
2 王莉;区域导航卫星系统的星座设计与比较[J];飞行器测控学报;1999年04期
3 侯育卓,赵军;摄动对编队飞行星座相对构型的影响分析[J];飞行器测控学报;2003年03期
4 龚胜平;李俊峰;宝音贺西;高云峰;;太阳帆悬浮轨道附近的编队[J];工程力学;2007年06期
5 白鹤峰,任萱,郗晓宁;近地轨道卫星星座设计时的轨道模型[J];国防科技大学学报;1999年02期
6 林来兴;车汝才;;航天器编队飞行动力学模型和精度分析[J];航天器工程;2008年02期
7 林来兴;微小卫星绕飞空间站的动力学和控制[J];航天控制;1999年03期
8 张振民,林来兴;小卫星编队飞行动力学及其应用[J];航天控制;2002年03期
9 韦娟,袁建平;编队飞行小卫星相对姿态控制研究[J];航天控制;2002年04期
10 王醒策,张汝波,顾国昌;多机器人动态编队的强化学习算法研究[J];计算机研究与发展;2003年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 尹军用;基于Halo轨道的航天器编队飞行[D];清华大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张博;罗建军;袁建平;;多航天器编队在轨自主协同控制研究[J];宇航学报;2010年01期
2 贾秋玲,闫建国,王新民;空间多刚体系统姿态的协同控制[J];信息与控制;2005年04期
3 屈耀红;梁锋;陈丽莎;;分布式多机协同控制信息同步技术[J];火力与指挥控制;2010年11期
4 朱志斌;李果;何英姿;魏春岭;;基于滚动优化的模块航天器姿轨协同控制[J];中国空间科学技术;2011年02期
5 顾新建;协同控制的制造系统[J];成组技术与生产现代化;1995年02期
6 杨慕升;张宇;;供应链产品质量的协同控制技术[J];制造业自动化;2010年04期
7 陈江,方水良,吴昭同;先进制造系统适度递阶的协同控制的理论研究[J];机械科学与技术;1999年02期
8 袁旭峰;文劲宇;周志成;程时杰;;协同控制及其在高压直流输电系统上的应用[J];电力系统自动化;2006年07期
9 王前;李韬;;离散协同控制及其在DC-DC变换器中的应用[J];华南理工大学学报(自然科学版);2011年05期
10 刘秀花,白峰青,杨丁;渭河咸阳段水污染协同控制应用研究[J];水文;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 姚红;曾国强;胡敏;;基于零空间方法的航天器编队协同控制[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年
2 李宗诚;;全息协同控制与权空间对话式决策[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
3 刘大卫;上官垠黎;左媞媞;王晓曦;倪慧;;网络化弹药协同控制技术发展现状研究[A];2014第二届中国指挥控制大会论文集(上)[C];2014年
4 卓永强;;船舶车舵联动协同控制最优化的研究[A];1995-2009航海技术论文选集(第1集)[C];2010年
5 成红英;刘超英;;三电源三丝焊接协同控制中的隔离与同步方案[A];全国先进制造技术高层论坛暨制造业自动化、信息化技术研讨会论文集[C];2005年
6 罗广文;周锐;;受限信息下的多无人机分散协调技术研究[A];中国航空学会控制与应用第十二届学术年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 本报记者 李凤琳;煤电治污应加强协同控制[N];中国能源报;2014年
2 本报记者 黄婷婷;协同控制能否落到实处?[N];中国环境报;2013年
3 本报记者 卜娜;WLAN协同控制架构之父锁定中国企业市场[N];中国计算机报;2013年
4 本报记者 杨静媛;协同控制 电力减排的有效途径[N];中国电力报;2013年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 孟子阳;基于一致性算法的多航天器姿态协同控制研究[D];清华大学;2010年
2 张安慧;大规模航天器编队协同控制性能分析与信息拓扑设计[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 靳尔东;航天器编队姿态协同控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 周信;综采装备协同控制关键技术研究[D];中国矿业大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 李瑞;面向分布式航天器协同控制与信息处理平台的片上系统的设计与实现[D];国防科学技术大学;2003年
2 刘娟;拉格朗日系统的协同控制研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 战治国;协同标注系统中的协同控制机制研究[D];华中科技大学;2006年
4 郑西华;不同生物和化学因子对水葫芦的协同控制作用[D];福建农林大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026